Post on 17-Jun-2020
Documento confidencial para uso e informação do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
Saul Germano Rabello Quadros
Marcus Vinicius Oliveira Camara20 de junho de 2017
Brasília
Modelagem VMDA
Estimativa de VMDARede Rodoviária Federal Pavimentada
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
PRÉ-MODELAGEM 2015
MODELAGEM 2016
— ASPECTOS GERAIS
— REDE RODOVIÁRIA
— COUNT LOCATIONS
— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Estimativa de VMDA em toda a Rede Rodoviária Nacional...3
+ 6.500 segmentos SNV
+ 64.000 km de rodovias pavimentadas
Rede Rodoviária do Brasil
Resultados no âmbito do planejamento estratégico
Estimativa de VMDA em toda a Rede Rodoviária Nacional...4
Como estimar VMDA em toda Rede Rodoviária Federal?
+ 6.500 segmentos SNV
+ 64.000 km de rodovias pavimentadas
Rede Rodoviária do Brasil
Resultados no âmbito do planejamento estratégico
Locais com volumetria conhecida
VMDA + VHP + FHP
+ Volume médio por categoria
+ Qualidade estatística dos dados
Metodologia
Alocação de Fluxo em Rede + Estimativas de Matriz O/D + Especialistas em
Transportes + Avaliação/Ajustes Rede/Parâmetros/Resultados
Metodologia para estimativa de VMDA...O que é preciso? Quais são os elementos básicos?
5
Matriz Origem e Destino
Modelo de Zoneamento (Centroides) + Diversidade de dados de viagem
+ Viagens Categorizadas (Leves, Pesados)
Rede Rodoviária Vetorizada
Tipo de pista + Relevo + Capacidade
+ Condições de Pavimento + Centroides
+ Velocidade Média + Custos
Locais com volumetria conhecida
VMDA + VHP + FHP
+ Volume médio por categoria
+ Qualidade estatística dos dados
Metodologia
Alocação de Fluxo em Rede + Estimativas de Matriz O/D + Especialistas em
Transportes + Avaliação/Ajustes Rede/Parâmetros/Resultados
Metodologia para estimativa de VMDA...O que é preciso? Quais são os elementos básicos?
6
Matriz Origem e Destino
Modelo de Zoneamento (Centroides) + Diversidade de dados de viagem
+ Viagens Categorizadas (Leves, Pesados)
Rede Rodoviária Vetorizada
Tipo de pista + Relevo + Capacidade
+ Condições de Pavimento + Centroides
+ Velocidade Média + CustosEstimativa de Volume Médio Diário Anual
(VMDA)
Diferenças entre a Rede de Rodovias Federais e Rede de Modelagem...Importância de uma rede vetorizada conectada e com capilaridade...
7
Rodovias Federais Rede Rodoviária Modelagem
+ 24.000 Links
+ 5.570 Centroides Conectados (+ Exterior)
Menor Capilaridade
Não atende a todos os Centroides
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
PRÉ-MODELAGEM 2015
MODELAGEM 2016
— ASPECTOS GERAIS
— REDE RODOVIÁRIA
— COUNT LOCATIONS
— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Pré-Modelagem 2015...Aspectos Gerais e Considerações
9
Rede Rodoviária Atualizada com Base no SNV 2015/3
Pontos com Contagem de Tráfego (Count Locations)
Contadores Permanentes do PNCT (VMDA 2015)
Postos de Pesquisa de Tráfego de 2011 (Projeção de Tráfego para 2015)
5100 Trechos Federais com Estimativa de Volume por NS
Matriz O/D (Semente) da Pesquisa Nacional de Tráfego de 2011
Software de Planejamento de Transportes - TransCAD
Alocação de Tráfego e Estimativa de Matrix O/D Single Class
Aspectos Gerais e Considerações
29
3
Pré-Modelagem VMDA 2015, Distribuição dos locais com contagem...
10
Segmentos com Contagem (Count Locations) VMDA nos Count Locations
Contagem Permanente (PNCT) + Postos da PNT 2011 (Projeção de Tráfego)
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
PRÉ-MODELAGEM 2015
MODELAGEM 2016
— ASPECTOS GERAIS
— REDE RODOVIÁRIA
— COUNT LOCATIONS
— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Pré-Modelagem 2015 x Modelagem 2016,Comparações Gerais...
12
Base no SNV 2015/3
Tempos de Viagem
Pontos com Contagem de Tráfego
PNCT (VMDA 2015)
PNT (2011 Proj. 2015)
Matriz O/D (Semente)
PNT 2011
Single Class (VMDA Total)
Base no SNV 2016/9 + SNV 2017/3
Custo Generalizado
Pontos com Contagem de Tráfego
PNCT (VMDA 2016)
PNCT (VMDA 2015 Proj. 2016)
PNT 2016
Postos de Cobertura (2016)
PNT (2011 Proj. 2016)
Matriz O/D (Semente)
1ª e 2ª PNT 2016
Multi Class (Leves e Pesados)
Pré-Modelagem VMDA 2015 Modelagem VMDA 2016
New!
New!
New!
New!
↓
↓
New!
29
3
37
6New!
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
PRÉ-MODELAGEM 2015
MODELAGEM 2016
— ASPECTOS GERAIS
— REDE RODOVIÁRIA
— COUNT LOCATIONS
— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Rede Rodoviária para Modelagem,Quebra de SNV’s, Centroides e Conectores...
14
Quebra SNV
Centroide
Centroide
Conector
Quebra SNV
Rodovia Estadual
Rede Rodoviária para Modelagem,Quebra de SNV’s, Centroides e Conectores...
15
Quebra SNV
Centroide
Centroide
Conector
Quebra SNV
Rodovia EstadualMesmo SNV,Mesmo VMDA...
Custo Generalizado,HDM-4...
16
• Dados de entrada por região geográfica do IBGE
• Tipos de Pista, condições de pavimento (definido pelo IRI) e tipo de relevo (IGV e IGH)
• Veículos representativos (Moto, Automóvel, Utilitário, Ônibus e Caminhão 2, 3, 5, 7 e 9 eixos
Custo Generalizado,Mapeamento de Pedágios...
17
Visão Geral
Min
as G
era
is -
MG
São
Pau
lo -
SP
+ 300 Praças de Pedágio consideradas
Tarifas atualizadas até dez/2016
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
PRÉ-MODELAGEM 2015
MODELAGEM 2016
— ASPECTOS GERAIS
— REDE RODOVIÁRIA
— COUNT LOCATIONS
— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Count Locations,Prioridades e utilização dos dados...
19
37
6 C
ou
nt
Loca
tio
ns
PNCT 2016 (168)
PNCT 2015 (26)
PNT 2016 (95)
Postos de Cobertura (34)
PNT 2011 (53)
::: Extras :::
1
2
3
4
5
Count Locations,Prioridades e utilização dos dados...
20
Passaram por processo de Imputação de Dados;
Considerados equipamentos com + 200 dias válidos emambos os sentidos;
Informações mais relevantes:
Dias válidos após imputação
VMDA por categoria e por sentido
VMDS para semanas específicas do ano (cálculode Fator de Sazonalidade)
Volumes horários
FHP
Fator K (n-ésima hora)
% Veículos Pesados (Cálculo de NS)
37
6 C
ou
nt
Loca
tio
ns
PNCT 2016 (168)
PNCT 2015 (26)
PNT 2016 (95)
Postos de Cobertura (34)
PNT 2011 (53)
::: Extras :::
Count Locations,Prioridades e utilização dos dados...
21
Considerados locais com dados válidos (+ 200 dias) em2015 e não válidos para 2016;
Projeção de VMDA 2015 2016
PNCT’s Válidos em 2015 e 2016
Projeção de crescimento médio por Região
37
6 C
ou
nt
Loca
tio
ns
PNCT 2016 (168)
PNCT 2015 (26)
PNT 2016 (95)
Postos de Cobertura (34)
PNT 2011 (53)
::: Extras :::
Count Locations,Prioridades e utilização dos dados...
22
Resultados da 1ª e 2ª Pesquisa Nacional de Tráfego de 2016
Fator de Sazonalidade para as semanas das pesquisas(Dividido por regiões do Brasil)
02
a 0
8 d
e ju
l/1
71
9 a
25
no
v/1
7
37
6 C
ou
nt
Loca
tio
ns
PNCT 2016 (168)
PNCT 2015 (26)
PNT 2016 (95)
Postos de Cobertura (34)
PNT 2011 (53)
::: Extras :::
Count Locations,Prioridades e utilização dos dados...
23
Fator de Sazonalidade para as semanas correspondentesdas coleta de dados dos Postos de Cobertura
Dados de PNCT’s 2016 com + 200 dias válidos e VMDScorrespondente com 7 dias válidos
Fator de Sazonalidade médio por regiões do Brasil
37
6 C
ou
nt
Loca
tio
ns
PNCT 2016 (168)
PNCT 2015 (26)
PNT 2016 (95)
Postos de Cobertura (34)
PNT 2011 (53)
::: Extras :::
Count Locations,Prioridades e utilização dos dados...
24
Utilização dos Dados de CVC da Pesquisa Nacionalde Tráfego de 2011
Projeção média de Tráfego com base em dados do PNCT e da PNT 2016
37
6 C
ou
nt
Loca
tio
ns
PNCT 2016 (168)
PNCT 2015 (26)
PNT 2016 (95)
Postos de Cobertura (34)
PNT 2011 (53)
::: Extras :::
Count Locations,Prioridades e utilização dos dados...
25
Utilização de Trechos Federais Pavimentados como Count Locations
Principais Motivações:
Quantidade de Count Locations Insuficiente
Matriz Semente Incompleta
Hipótese do Nível de Serviço (VHP 50ª HP)
37
6 C
ou
nt
Loca
tio
ns
PNCT 2016 (168)
PNCT 2015 (26)
PNT 2016 (95)
Postos de Cobertura (34)
PNT 2011 (53)
Trechos Federais (NS)
Hipótese do Nível de Serviço (NS)
Indicativo de Nível
de Serviço% % acum. % % acum.
A ou B 91,6% 91,6% 93,5% 93,5%
C 4,2% 95,8% 3,9% 97,3%
D 4,2% 100,0% 2,7% 100,0%
Ano 2015 Ano 2016In
dic
ativ
o d
e N
ível
de
Serv
iço
Dados PNCT
Count Locations,Prioridades e utilização dos dados...
26
Utilização de Trechos Federais Pavimentados como Count Locations
Principais Motivações:
Quantidade de Count Locations Insuficiente
Matriz Semente Incompleta
Hipótese do Nível de Serviço (VHP 50ª HP)
37
6 C
ou
nt
Loca
tio
ns
PNCT 2016 (168)
PNCT 2015 (26)
PNT 2016 (95)
Postos de Cobertura (34)
PNT 2011 (53)
Trechos Federais (NS)
Hipótese do Nível de Serviço (NS)
Hipótese Revalidada com Dados do PNCT 2016 !
Indicativo de Nível
de Serviço% % acum. % % acum.
A ou B 91,6% 91,6% 93,5% 93,5%
C 4,2% 95,8% 3,9% 97,3%
D 4,2% 100,0% 2,7% 100,0%
Ano 2015 Ano 2016In
dic
ativ
o d
e N
ível
de
Serv
iço
Dados PNCT
Distribuição Count LocationsVMDA 2016
27
Visão Geral
Re
gião
Su
de
ste
Re
gião
Su
l
Distribuição Count LocationsVMDA 2016
28
Visão Geral
Re
gião
No
rde
ste
GO
e D
F
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
PRÉ-MODELAGEM 2015
MODELAGEM 2016
— ASPECTOS GERAIS
— REDE RODOVIÁRIA
— COUNT LOCATIONS
— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Fator de Expansão
Matriz Semente Leves
Matriz Semente Pesados
Matriz Semente – Leves e Pesados,1ª e 2ª Pesquisa Nacional de Tráfego de 2016
30
Resultados da Pesquisa CVC
Resultados da Pesquisa OD
Aspectos Gerais e Considerações
Matriz Semente – Leves e Pesados,1ª e 2ª Pesquisa Nacional de Tráfego de 2016
31
Tratamento de Base de Dados O/D
Matriz Semente – Leves e Pesados,1ª e 2ª Pesquisa Nacional de Tráfego de 2016
32
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
PRÉ-MODELAGEM 2015
MODELAGEM 2016
— ASPECTOS GERAIS
— REDE RODOVIÁRIA
— COUNT LOCATIONS
— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Teste Estatístico para avaliação dos resultados,GEH
34
O teste GEH, proposto por Geoffrey E. Havers, permite comparar dados de tráfego de dois
conjuntos: estimados e contados. É uma variação do teste Chi-Quadrado que incorpora tanto o
erro absoluto como o erro relativo.
M representa o fluxo alocado ou modelado
C representa o fluxo contado𝑮𝑬𝑯 =
𝟐(𝑴− 𝑪)𝟐
𝑴+ 𝑪
Formulação Empírica com validação em experimentos relacionados com:
• Engenharia de Tráfego
• Previsão de Demanda
• Modelagem de Transportes
Relação entre Valores estimados e Valores Reais
Teste Estatístico para avaliação dos resultados,GEH
35
Resultados do Teste GEH
FAIXA CLASSIFICAÇÃO % FAIXA % ACUMULADO
GEH < 5 A 60% 60%
5 ≤ GEH < 10 B 35% 95%
10 ≤ GEH < 12 C 5% 100%
GEH ≥ 12 D 0% 0%
Resultado ideal: 100% Faixa A
Espera-se que no total de pontos referenciais adotados em uma rede viária, as diferenças entre os
fluxos alocados (M) e os contados (C) estejam dentro da seguinte proporção:
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
PRÉ-MODELAGEM 2015
MODELAGEM 2016
— ASPECTOS GERAIS
— REDE RODOVIÁRIA
— COUNT LOCATIONS
— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Experimentos Computacionais utilizando o TransCAD37
Alocação de Tráfego e Estimativa de Matriz O/D
Modelos de Alocação
• User Equilibrium
• Utilização de Custo Generalizado na Rede
Custos (Operação + Tempo + Pedágio)
• Estimativa de Matriz O/D Menor erro associado
(Volume Alocado e Contado)
• 22 Instâncias/Testes Realizados
Exp. Computacioais Instâncias Horas
Pré-Modelagem 2015 15 361,3
Modelagem 2016 24 1381,8
Parâmetros Gerais do Modelo
• VMDA Multi Class (Count Locations) – Leves e Pesados
• Pesos para Count Locations (prioridade para 376 locais
reais, menor prioridade Estimados por NS)
• Iterações Matriz O/D
• Iterações Alocação
• Erros Relativos Baixos (𝟏𝟎−𝟔)
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
PRÉ-MODELAGEM 2015
MODELAGEM 2016
— ASPECTOS GERAIS
— REDE RODOVIÁRIA
— COUNT LOCATIONS
— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Tipo Avaliação Qtde % % acum. Tipo Avaliação Qtde % % acum. Tipo Avaliação Qtde % % acum.
A GEH < 5 360 95,7% 95,7% A GEH < 5 366 97,3% 97,3% A GEH < 5 360 95,7% 95,7%
B 5 ≤ GEH < 10 8 2,1% 97,9% B 5 ≤ GEH < 10 3 0,8% 98,1% B 5 ≤ GEH < 10 9 2,4% 98,1%
C 10 ≤ GEH < 12 0 0,0% 97,9% C 10 ≤ GEH < 12 1 0,3% 98,4% C 10 ≤ GEH < 12 1 0,3% 98,4%
D GEH ≥ 12 8 2,1% 100,0% D GEH ≥ 12 6 1,6% 100,0% D GEH ≥ 12 6 1,6% 100,0%
376 100% 100% 376 100% 100% 376 100% 100%
Tipo Avaliação Qtde % % acum. Tipo Avaliação Qtde % % acum. Tipo Avaliação Qtde % % acum.
A GEH < 5 3928 90,2% 90,2% A GEH < 5 3803 87,3% 87,3% A GEH < 5 4171 95,8% 95,8%
B 5 ≤ GEH < 10 248 5,7% 95,9% B 5 ≤ GEH < 10 322 7,4% 94,7% B 5 ≤ GEH < 10 93 2,1% 97,9%
C 10 ≤ GEH < 12 54 1,2% 97,2% C 10 ≤ GEH < 12 51 1,2% 95,9% C 10 ≤ GEH < 12 24 0,6% 98,5%
D GEH ≥ 12 124 2,8% 100,0% D GEH ≥ 12 178 4,1% 100,0% D GEH ≥ 12 66 1,5% 100,0%
4354 100% 100% 4354 100% 100% 4354 100% 100%
Tipo Avaliação Qtde % % acum. Tipo Avaliação Qtde % % acum. Tipo Avaliação Qtde % % acum.
A GEH < 5 4288 90,7% 90,7% A GEH < 5 4169 88,1% 88,1% A GEH < 5 4531 95,8% 95,8%
B 5 ≤ GEH < 10 256 5,4% 96,1% B 5 ≤ GEH < 10 325 6,9% 95,0% B 5 ≤ GEH < 10 102 2,2% 97,9%
C 10 ≤ GEH < 12 54 1,1% 97,2% C 10 ≤ GEH < 12 52 1,1% 96,1% C 10 ≤ GEH < 12 25 0,5% 98,5%
D GEH ≥ 12 132 2,8% 100,0% D GEH ≥ 12 184 3,9% 100,0% D GEH ≥ 12 72 1,5% 100,0%
4730 100% 100% 4730 100% 100% 4730 100% 100%TotalTotalTotal
Count Locations + FederaisCount Locations + Federais Count Locations + Federais
Total Total Total
Total Total Total
Count LocationsCount Locations Count Locations
FederaisFederais Federais
Experimentos Computacionais utilizando o TransCAD,melhor resultados após experimentos e ajustes...
39
Resumo dos Resultados
Leves Pesados VMDA Total
Experimentos Computacionais utilizando o TransCAD,melhor resultados após experimentos e ajustes...
40
Resultados da Alocação...43
VMDA Total - Região Sul VMDA Total - Região Sudeste
Resultados da Alocação...44
VMDA Total - Região Nordeste VMDA Total - Região Centro - Oeste
AGENDA
CONCEITOS E METODOLOGIA
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— MATRIZ O/D SEMENTE
— TESTE ESTATÍSTICO PARA AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
— EXPERIMENTOS COMPUTACIONAIS
— RESULTADOS
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Considerações Finais,Conclusões, recomendações e perspectivas futuras...
46
• O modelo de estimativas de VMDA em sistemas esquemáticos de redes (Grafos) sofre avanços em relação
os resultados do pré-carregamento promovido em 2015 (Pré-Modelagem)
• Um dos principais avanços ocorreu na reconfiguração de conectividades da rede vetorizada, com base nos
resultados da Pré-Modelagem e das Pesquisas de Origens e Destinos
• Outros avanços ocorreram pela aplicação de custos operacionais aos segmentos rodoviários da rede
vetorizada e a ampliação do número de pontos referenciais
• Foram utilizadas dois grupos de classes veiculares (leves / passageiros e pesados / cargas) o que dá maior
grau de precisão nas distribuições das classes de veículos que compõem esses dois grupos
Considerações Finais,Conclusões, recomendações e perspectivas futuras...
47
• A ampliação de pontos de contagens de tráfego (referenciais reais) é fundamental para a fase final de
ajuste do modelo de estimativa de VMDA em rede
• As contagens de tráfego das concessões rodoviárias federais permitirão uma significativa melhoria das
estimativas na rede rodoviária federal
• Se forem obtidas informações de contagens de tráfego, pelo menos, dos Programas de Concessões
Rodoviárias dos Estados de SP, PR e RS ampliará ainda mais a qualidade das estimativas de VMDA, com
reduções significativas dos erros médios quadráticos
• As pesquisas O/D previstas para execução pelo EB ainda em 2017 (183 pontos) completarão as
informações da Matriz de Origens e Destinos
• Em junho de 2018 espera-se apresentar ao DNIT o Modelo finalizado, testado e homologado.
Considerações Finais,Conclusões, recomendações e perspectivas futuras...
48
• Melhoria do modelo de hipsometria para uma melhor segmentação do SNV na identificação de relevos
• Identificação dos segmentos rodoviários como: “urbanos”, “semiurbanos” e “rurais”
• Melhorar a conectividade em regiões “urbanas” e “semiurbanas”
• Ampliar o número e a quantidade de horas de calibrações, assumindo erros menores na matriz O/D
Documento confidencial para uso e informação do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
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Modelagem VMDA
Estimativa de VMDARede Rodoviária Federal Pavimentada